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Jeudi 12 avril 2018

14h - bibliothèque de l’ICMN

SUPERCONDENSATEURS HYBRIDES ASYMETRIQUES A BASE D’ESPECES REDOX INORGANIQUES

Patricia DIAZ - Chercheur post-doc à l’ICMN- Axes de recherches : Carbones fonctionnels - Environnement – Biomatériaux UMR7374, Université d’Orléans, CNRS

Travaux de doctorat effectués au Groupe de composites, Institut National du Carbone - INCAR (CSIC), Université Oviedo

Résumé :
Ce travail de thèse a eu pour thème central est augmenter l’énergie stockée dans les supercondensateurs à base du materiaux carbonés (Carbon Based Supercapacitors, CBSCs). A cette fin, des configurations de systèmes asymétriques ont été développées et combinées avec l’utilisation d’espèces inorganiques électroactives dans électrolytes aqueux ou déposées sur les matériaux d’électrode. Cela a permis d’agir simultanément sur la capacité et la tension de fonctionnement des CBSCs, les deux paramètres qui influencent le plus la quantité d’énergie stockée.
Alors que le mécanisme de stockage d’énergie dans les CBSCs est purement capacitif, dans ces systèmes il y a aussi une contribution faradique due au développement des réactions redox des espèces électroactives. En conséquence, les systèmes étudiés présentent un mécanisme de stockage d’énergie hybride : l’une des électrodes présente un comportement typiquement capacitif (type condensateur), tandis que d’autre part les réactions redox se produisent (type batterie).
Premièrement, l’utilisation de Ce2(SO4)3 comme électrolyte redox inorganique dans des CBSCs asymétriques a été étudiée. Le développement des réactions redox liées à Ce+3 / Ce+4, ainsi que l’optimisation de la configuration de l’appareil (matériaux actifs, rapport massique entre électrodes, utilisation de membranes) ont permis d’augmenter la tension de la cellule opératoire jusqu’à 1,9 V, entraînant une augmentation significative de la quantité d’énergie stockée.
De plus, le comportement de matériaux carbonés modifiés avec du Bleu de Prusse (PB) comme électrode positive dans des CBSCs asymétriques utilisant un électrolyte neutre (KCl) a été évalué. Dans ce cas, le développement des réactions redox du gisement PB a conduit à l’amélioration des tensions, de de la capacité, et a entraîné une augmentation de la densité énergétique.